Определите работу, совершаемую при раздвигании обкладок плоского кон-денсатора площадью 100см2 каждая на расстояние 1,5см, при условии, что обкладки несут заряд 0,4 мкКл и -0,4 мкКл.
При раздвигании обкладок плоского конденсатора происходит работа по перемещению заряженных частиц внутри обкладок. Расстояние между обкладками увеличивается, поэтому частицам приходится преодолевать электрическое поле и перемещаться на новое расстояние.
Работу, которую необходимо совершить при раздвигании обкладок плоского конденсатора, можно определить по формуле:
(W = \frac{Q^2}{2C}\left(\frac{1}{d_2} - \frac{1}{d_1}\right)),
где: (Q = 0,4 \ мкКл), - заряд обкладок, (C = \frac{\varepsilon_0 S}{d_1}), - емкость конденсатора, (S = 100 \ см^2 = 0,01 \ м^2), - площадь обкладок, (d_1 = 1,5 \ см = 0,015 \ м), - изначальное расстояние между обкладками, (d_2 = 2 \cdot d_1 = 3 \cdot 0,015 = 0,045 \ м), - новое расстояние между обкладками, (\varepsilon_0 = 8,85 \cdot 10^{-12} \ \frac{Кл^2}{Н \cdot м^2}) - электрическая постоянная.
При раздвигании обкладок плоского конденсатора происходит работа по перемещению заряженных частиц внутри обкладок. Расстояние между обкладками увеличивается, поэтому частицам приходится преодолевать электрическое поле и перемещаться на новое расстояние.
Работу, которую необходимо совершить при раздвигании обкладок плоского конденсатора, можно определить по формуле:
(W = \frac{Q^2}{2C}\left(\frac{1}{d_2} - \frac{1}{d_1}\right)),
где:
(Q = 0,4 \ мкКл), - заряд обкладок,
(C = \frac{\varepsilon_0 S}{d_1}), - емкость конденсатора,
(S = 100 \ см^2 = 0,01 \ м^2), - площадь обкладок,
(d_1 = 1,5 \ см = 0,015 \ м), - изначальное расстояние между обкладками,
(d_2 = 2 \cdot d_1 = 3 \cdot 0,015 = 0,045 \ м), - новое расстояние между обкладками,
(\varepsilon_0 = 8,85 \cdot 10^{-12} \ \frac{Кл^2}{Н \cdot м^2}) - электрическая постоянная.
Подставим данные в формулу:
(C = \frac{8,85 \cdot 10^{-12} \cdot 0,01}{0,015} \approx 5,9 \cdot 10^{-12} \ Ф) (фарад),
(W = \frac{(0,4 \cdot 10^{-6})^2}{2 \cdot 5,9 \cdot 10^{-12}}\left(\frac{1}{0,045} - \frac{1}{0,015}\right)),
(W = \frac{0,4 \cdot 10^{-6}^2}{2 \cdot 5,9 \cdot 10^{-12}}\left(\frac{1}{0,045} - \frac{1}{0,015}\right)),
(W = \frac{0,16 \cdot 10^{-12}}{11,8 \cdot 10^{-12}}\left(\frac{1}{0,045} - \frac{1}{0,015}\right) \approx 0,0135 \ Дж).
Таким образом, работа, которую необходимо совершить при раздвигании обкладок плоского конденсатора, составляет примерно 0,0135 Дж.